水布埡工程人工骨料對(duì)混凝土含氣量的影響

　　摘要: 水布埡大壩一期趾板及防滲板混凝土施工時(shí)，承建單位發(fā)現(xiàn)采用左岸公山包料場(chǎng)人工骨料拌制的混凝土初始含氣量偏低，不能滿足設(shè)計(jì)要求。為尋找初始含氣量偏低的原因，通過(guò)對(duì)混凝土原材料及拌和物性能試驗(yàn)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)初始含氣量偏低的原因主要是人工砂中含有一定數(shù)量的炭質(zhì)，對(duì)引氣劑有一定的吸附作用，降低了引氣效果。調(diào)整了引氣劑摻量后，保證了混凝土拌和物達(dá)到設(shè)計(jì)要求的含氣量。

關(guān) 鍵詞: 人工骨料;混凝土;含氣量;影響分析;水布埡水利樞紐

1 概述

清江水布埡水利樞紐位于清江中游河段的湖北省巴東縣水布埡鎮(zhèn)，是清江梯級(jí)開發(fā)中的龍頭電站，電站正常蓄水位400m，總庫(kù)容45.8億m3 ，總裝機(jī)容量1840MW。大壩趾板及防滲板位于壩體上游面，是大壩防滲體的重要組成部分。一期趾板及防滲板混凝土施工時(shí)，承建單位發(fā)現(xiàn)其左岸趾板及防滲板機(jī)口混凝土含氣量偏低，且在對(duì)混凝土試件進(jìn)行抗凍標(biāo)號(hào)檢測(cè)時(shí)，也發(fā)現(xiàn)混凝土抗凍指標(biāo)偏低。對(duì)此，參建各方非常重視，暫停使用公山包料場(chǎng)人工骨料，并尋找混凝土拌和物初始含氣量和抗凍指標(biāo)偏低的原因。

2 原材料檢測(cè)

水泥、粉煤灰。水泥為當(dāng)天出廠送至工地的荊門葛洲壩水泥廠生產(chǎn)的中熱硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級(jí)42.5;粉煤灰為襄樊熱電廠生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰。水泥、粉煤灰各項(xiàng)指標(biāo)已檢，均滿足相應(yīng)規(guī)范要求。

砂料。為比較砂料對(duì)混凝土拌和物性能的影響，使用了3種不同料源和加工方法的砂。1、2號(hào)砂為利用左岸公山包料場(chǎng)灰?guī)r骨料軋制的人工砂，由左岸三友坪砂石系統(tǒng)生產(chǎn);3號(hào)砂為利用右岸橋溝料場(chǎng)灰?guī)r骨料軋制的人工砂，由右岸橋溝砂石系統(tǒng)生產(chǎn)。1、2號(hào)砂有部分采用反擊式破碎機(jī)生產(chǎn)，且2號(hào)砂為人工洗凈后的干凈砂;右岸砂完全采用棒磨機(jī)生產(chǎn)。左、右兩岸砂石系統(tǒng)生產(chǎn)的人工砂經(jīng)沖洗后，均發(fā)現(xiàn)沖洗水表面有一層黑色懸浮物，且左岸砂中的黑色懸浮物比右岸砂還多。

3種砂的篩分試驗(yàn)結(jié)果及物理性能試驗(yàn)結(jié)果分別見表1、表2。試驗(yàn)結(jié)果表明:3種砂的級(jí)配和細(xì)度模數(shù)均符合水工混凝土用砂的要求，其中，左岸砂的黏土、淤泥及細(xì)屑含量和石粉含量高于右岸砂，其它性能無(wú)明顯差異。

表3是砂樣及黑色懸浮物礦物組成巖礦鑒定結(jié)果。結(jié)果表明:左岸砂和右岸砂礦物組成成份相當(dāng)，黑色懸浮物的主要成份為方解石，且含有較多極細(xì)顆粒的炭質(zhì);同時(shí)，可以看出左岸砂中的炭質(zhì)含量比右岸砂要高。對(duì)黑色懸浮物樣品進(jìn)行了X射線衍射試驗(yàn)和激光拉曼試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果也均表明黑色懸浮物中含有較多極細(xì)顆粒的炭質(zhì)。

石子。石子采用三友坪砂石系統(tǒng)生產(chǎn)的灰?guī)r人工碎石，視密度2.70g/cm3 ，吸水率為0.45%;碎石分5～20、20～40mm二級(jí)。石子的級(jí)配為:中石∶小石=45∶55。從表4可以看出，左岸料場(chǎng)小石和中石的含泥量都比右岸料場(chǎng)的小石和中石要高，且試驗(yàn)用左岸小石的含泥量超出規(guī)范要求值。

其它材料。減水劑采用緩凝高效減水劑JG3;引氣劑采用DH9;拌和水采用自來(lái)水。

3 混凝土拌和物性能試驗(yàn)檢測(cè)

試驗(yàn)基準(zhǔn)配合比?；鶞?zhǔn)配合比采用一期趾板施工中使用的混凝土配合比，由承建單位試驗(yàn)中心通過(guò)試驗(yàn)確定。為滿足3～7cm混凝土坍落度的設(shè)計(jì)要求，混凝土的實(shí)際單位用水量是通過(guò)試拌確定的;另外，在更換原材料品種時(shí)，保持膠凝材料用量不變，通過(guò)調(diào)整用水量使混凝土坍落度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，混凝土拌和物的實(shí)際水膠比可能會(huì)發(fā)生較大變化。

拌和物性能試驗(yàn)方法。拌和采用60L臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，按石子、砂、膠凝材料順序投料，先干拌30s后，再加入拌和水濕拌60s;拌制后將混凝土拌和物倒在鐵板上，人工翻拌2次，測(cè)定初始坍落度和含氣量。

原材料對(duì)混凝土拌和物性能的影響?；炷涟韬臀镄阅茉囼?yàn)結(jié)果見表6。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出:

當(dāng)引氣劑摻量為0.008%時(shí)，使用左岸砂比右岸砂的混凝土含氣量低約25%，說(shuō)明左岸砂對(duì)引氣劑的引氣效果確實(shí)有一定影響，當(dāng)將左岸砂洗凈清除炭質(zhì)后進(jìn)行試驗(yàn)，混凝土的含氣量與右岸砂相當(dāng)，基本能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明砂中已被清除的炭質(zhì)對(duì)混凝土中的氣體確有一定的吸附作用。當(dāng)引氣劑摻量達(dá)到0.01%時(shí)，使用左岸砂，混凝土的初始含氣量大于4.5%，可滿足設(shè)計(jì)要求。

從鑒定結(jié)果可以看出，人工骨料中含有一定量的炭質(zhì)，為分析骨料中炭質(zhì)含量對(duì)混凝土含氣量的影響，采用試驗(yàn)室現(xiàn)存粗細(xì)骨料代替水布埡人工骨料，并摻一定比例的煤灰取代部分骨料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。從表7可以看出，用部分煤灰取代骨料后，混凝土含氣量降低，且隨取代量增大，含氣量降低越多，由此可以認(rèn)為，骨料中的炭質(zhì)成份對(duì)混凝土含氣量確有一定影響。

以右岸橋溝砂的用水量為基準(zhǔn)，配合比其它參數(shù)不變，當(dāng)使用左岸砂時(shí)，每方混凝土用水量將增加15kg以上;當(dāng)使用左岸洗凈砂時(shí)，每方混凝土用水量仍將增加10kg，用水量的不同主要是兩種砂的加工工藝不同，導(dǎo)致砂子的粒型不同所引起的。

從表8的抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果可以看出:左岸砂和右岸砂配制的趾板混凝土其抗凍標(biāo)號(hào)能夠滿足設(shè)計(jì)要求的F200。從公山包料場(chǎng)母巖抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果可看出:母巖試件的抗凍融循環(huán)達(dá)到200次后，表面仍光潔如初，可作為混凝土骨料。

4 結(jié)語(yǔ)

混凝土含氣量偏低，主要是人工骨料中含有一定量的碎屑和炭質(zhì)，對(duì)引氣劑有一定的吸附作用，使引氣劑的引氣效果降低，而在混凝土拌制過(guò)程中又未及時(shí)加大引氣劑摻量造成的。

公山包料場(chǎng)母巖可用作軋制混凝土人工骨料，但當(dāng)使用其軋制的人工骨料拌制混凝土?xí)r，引氣劑摻量對(duì)含氣量影響較敏感的區(qū)域在0.008%以上，比右岸砂要高;抗凍試驗(yàn)表明只要保證混凝土中的含氣量滿足設(shè)計(jì)要求，即可使混凝土抗凍標(biāo)號(hào)也能滿足設(shè)計(jì)要求。

后續(xù)工程施工中，由于根據(jù)骨料礦物成份的變化，及時(shí)調(diào)整了左岸混凝土的引氣劑摻量，從而保證了混凝土拌和物達(dá)到設(shè)計(jì)要求的含氣量。

作者簡(jiǎn)介: 彭圣華，男，長(zhǎng)江水利委員會(huì)設(shè)計(jì)院施工處，高級(jí)工程師。